便携式无线电测向装置制造方法及图纸

一种便携式无线电测向装置，包括：幅度比较式定向天线和干涉式天线阵列及前端控制电路的天线阵，以及由主控机、上位机、接口电路与电源电路组成的控制机。主控机设有：将天线输出信号与ＤＤＳ提供的本振信号进行频率转换的混频器，可调增益控制器ＡＧＣ，模数转换器ＡＤＣ，ＧＳＭ电路，收音机芯片，以及用于调控各电路和缓存信息的现场可编程门阵列ＦＧＰＡ；上位机设有：ＧＩＳ测向模块和数据与通信处理模块，以及分别连接该两个模块的人机交互界面和操作系统与驱动模块。该装置集远距离定位与近距离精确抵近于一体，既能多机并用实现联机测向，也能单机独立工作；用相关干涉式与幅度比较式两种算法配合进行测向，并配合ＧＩＳ将测向定位结果图形化地显示于电子地图。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种监测电波的电子装置，确切地说，涉及一种用于调频(FM)频 段的辅助大型无线电监测系统的便携式无线电测向装置，属于无线电测向设备

技术介绍
随着无线通信技术的飞速发展和广泛应用，无线频谱已经成为一种不可再生的紧 缺资源，如何合理利用和监管无线频谱资源成为各国无线电管理部门的首要工作。加强无 线电波管理，保障无线信息的高速、高效传递，对保障经济的发展、人民生活的丰富、国防的 巩固和军事指挥的畅通都有极其重要的意义。调频广播(FM)作为无线广播的主要业务，覆盖了全国各地，各省的交通信息和气 象预报等大众服务信息均通过该频段发送，因而该频段的占用率极高，已经接近饱和。尽管 无线监管部门对调频广播的制式、带宽和频率等都作了合理的分配，但是，仍然有部分单位 或个人出于各种目的，私自搭建调频广播电台，未经允许就私自发射调频无线信号，严重扰 乱了正常的调频广播的运行，甚至因此带来严重后果。所以，急需一种能够迅速、有效地定 位非法调频发射源的设备或系统，对非法发射源进行定位和取证。目前，国内的大、中城市都已经基本建立了无线电监测网络，但是，多数是大型监 测站，其建设成本高昂，维护手续繁琐，因此建站数量少，覆盖范围有限，无法满足当前无线 电监测任务的覆盖需求。而且，随着城市建设的不断发展，市内高楼林立，导致城市内的电 磁环境日愈复杂化。然而，小功率无线电设备的不断涌现，又经常在局部区域内影响正常的 无线电通信业务。这种小功率设备发射的信号经过复杂电磁环境的衰减和反射后，到达大 型监测站时，其信号强度和信号质量都已经明显衰减，不足以用于对其进行监测，有时甚 至使得大型监测站无法对其进行有效的搜索、跟踪和定位。为了解决这一瓶颈现象，小型或便携式无线电监测设备就应运而生。与大型监测 站相比，小型或便携式无线监测设备的功能相对简单，只能够完成某一种或几种监测任务， 而且监测的频率范围也有限。但是，它便于移动，在局部地区的无线监测中，效率更高、更实 用；而且，建网成本低，特别适合大批量地分布在偏远地区或局部热点地区实现联网监测， 如果再与大型监测站配合使用，就能够达到更高的监测效率。现在，市场上偶尔看到的、正在使用的便携式无线测向设备大都是基于抵近作业 设计生产的，在完成查找无线电干扰源的作业中，往往需要固定站、车载移动站或便携站等 设备能够先行确定大致方位，然后再使用便携式无线测向设备抵近干扰源。因此，这些便携 式无线测向设备在某种程度上还难以独立使用。所以，研制一种能够独立使用的便携式无 线测向装置就成为业内科技人员关注的一项焦点课题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构新颖、功能齐全，且集远距离测向定位与近距 离精确抵近测向定位于一体的便携式无线电测向装置。该装置既能够在多机使用时实现联机定位，同时，也能在无法联机情况下单机独立工作；采用相关干涉式算法与幅度比较式算 法相配合的方式进行电波测向，并配合地理信息系统(GIS)将测向和定位结果以图形化形 式显示在计算机的地图上。为了达到上述目的，本技术提供了一种便携式无线电测向装置，其特征在于 该装置包括下述两部分天线阵和由主控机、接口电路、上位机与为各部件供电的电源电路 构成的控制机，其中天线阵至少设有用作基准天线或逼近式定位的幅度比较式定向天线和 前端控制电路，主控机设有下述顺序连接的控制电路将接收的天线阵输出信号与数字式 合成器DDS提供的本振信号进行信号频率转换的混频器，自动控制信号强度的可调增益控 制器AGC，将模拟信号转换为数字信号的模数转换器ADC，以及作为该主控机控制中心的 现场可编程门阵列FGPA电路，该FGPA电路还分别连接数字式合成器DDS、可调增益控制器 AGC、全球移动通信系统GSM电路、收音机芯片电路与接口电路，以调控各电路以及交互、存 储信息；用于监听非法电台信息和配合上位机执行FM全频段电台的扫描功能的收音机芯 片电路的输入端和输出端分别连接幅度比较式定向天线和扬声器或耳机；接口电路负责完 成天线阵与主控机的信号和上位机的信号之间的通信接口的转换功能作为该装置控制中 心的上位机设有采用相关干涉与幅度比较两种算法相互配合进行测向，并在电子地图上 显示测向结果三条直线交互形成的三角型区域的地理信息系统GIS与测向算法模块和数 据与通信处理模块，分别连接该两个模块的人机交互界面和操作系统与驱动模块。所述电源电路是线性稳压电源LD0，其输出的电压有+5V，-5V，3. 7V，3. 3V，2. 5V, 1. 8V 和 1. 2V0所述前端控制电路设有在不运动或运动速度较低时能够确定天线阵基准方位的 电子罗盘，用于给出精确定位信息的全球定位系统GPS电路，以及用于接收处理电子罗盘 与全球定位系统电路发送的数据并控制干涉式天线阵列的电子开关电路操作的单片机。所述天线阵还设有用于远距离快速定位的干涉式天线阵列，该干涉式天线阵列 设有四个或四个以上的测向天线，每个天线输出端的信号处理电路，以及这些信号处理电 路都连接的天线阵列的电子开关电路。所述天线阵中的干涉式天线阵列与主控机之间是双通道连接，幅度比较式定向天 线与主控机之间是单通道连接，单片机采用串行口分别连接电子罗盘、全球定位系统GPS 电路、干涉式天线阵列中的电子开关电路和接口电路。所述主控机中的FPGA电路采用串行口连接接口电路；该FPGA电路设有分别完成 下述功能的三个控制电路将上位机发送来的指令转换成主控机中各功能电路能够识别的 指令而完成相应操作的指令转换电路；分别对DDS、AGC、ADC、GSM电路和收音机芯片电路执 行相应控制功能的控制电路；将接收到的来自ADC、收音机芯片和GSM电路的数据进行暂 存后，根据上位机的相应指令需求而转发到上位机的数据存储转发电路。所述接口电路采用串口分别连接单片机、FPGA电路和GSM电路，再采用USB 口连 接上位机，负责完成串行通信口与USB通信口之间的信号转换。本技术便携式无线电测向装置用于调频(FM)频段无线信号的测向，既能够 实现多机联机的测向定位，也能在无法联机情况下单机独立测向。该装置采用相关干涉式 与幅度比较式两种算法相配合的方式进行测向，并配合地理信息系统GIS将测向和定位的 结果以图形化形式显示在电子地图上，测向结果直观、简明。该装置的有益效果是通过自身的干涉式天线测向就可以独立地快速测定非法发 射源的方位，并且在抵近非法发射源后，再采用幅度比较式天线测向就能快速精确地找到 目标；不再需要与固定站、车载移动站或便携站等其他设备配合使用。另外，该装置的电路 构造简单、合理，操作使用方便、容易掌握。因采用FGPA电路实现了控制电路的集成，使得 该装置的成本比较低廉，重量轻，这些特点都使得该测向装置特别适合便携使用和普及推 广，尤其适宜在当今大型监测网络难以覆盖、电磁环境复杂和信号衰减反射频繁的高楼林 立的城市环境中使用，填补了现有设备的空白。对于发射时间不固定，发射时间短的非法发 射源，还可以采用本技术的多机联机定位方式，在短时间内就能快速抵达非法发射源。 因此，本技术有很好的推广应用前景。附图说明图1是本技术便携式无线电测向装置控制电路的结构组成方框图。图2是本技术便携式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式无线电测向装置，其特征在于：该装置包括下述两部分：天线阵和由主控机、接口电路、上位机与为各部件供电的电源电路构成的控制机，其中天线阵至少设有用作基准天线或逼近式定位的幅度比较式定向天线和前端控制电路，主控机设有下述顺序连接的控制电路：将接收的天线阵输出信号与数字式合成器ＤＤＳ提供的本振信号进行信号频率转换的混频器，自动控制信号强度的可调增益控制器ＡＧＣ，将模拟信号转换为数字信号的模数转换器ＡＤＣ，以及作为该主控机控制中心的现场可编程门阵列ＦＧＰＡ电路，该ＦＧＰＡ电路还分别连接数字式合成器ＤＤＳ、可调增益控制器ＡＧＣ、全球移动通信系统ＧＳＭ电路、收音机芯片电路与接口电路，以调控各电路以及交互、存储信息；用于监听非法电台信息和配合上位机执行ＦＭ全频段电台的扫描功能的收音机芯片电路的输入端和输出端分别连接幅度比较式定向天线和扬声器或耳机；接口电路负责完成天线阵与主控机的信号和上位机的信号之间的通信接口的信号转换功能：作为该装置控制中心的上位机设有：采用相关干涉与幅度比较两种算法相互配合进行测向，并在电子地图上显示测向结果：三条直线交互形成的三角型区域的地理信息系统ＧＩＳ与测向算法模块和数据与通信处理模块，分别连接该两个模块的人机交互界面和操作系统与驱动模块。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元安，黎淑兰，于翠屏，刘鑫，苏明，梁言，魏添翼，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]